ELEKTRIMAHTUVUS Küsimused: Mis on irdjuht? Mis kaasneb juhile laengu andmisega? Kuidas on määratletud elektrimahtuvus (mahtuvus) C? Millise irdjuhi mahtuvus on 1 farad (F)? Mis on kondensaator? Millised on kondensaatorite tüübid? Millise kondensaatori mahtuvus on 1F? Kuidas arvutatakse kondensaatorpatarei mahtuvust kondensaatorite rööp-, jada- ja segaühendusel? IRDJUHT Irdjuht teistest kehadest eraldiseisev ja nendega mitte vastastikmõjus olev juht; Juhile laengu q andmisel muutub juhi potentsiaal võrra; Antud kuju ja suurusega juhi puhul jääb nende kahe suuruse suhe muutumatuks: C = q / Suurust C nimetatakse selle juhi elektrimahtuvuseks (lihtsamalt mahtuvuseks). Seega: Juhi mahtuvuseks C nimetatakse juhile antud laengu q ja selle tulemusena toimunud juhi potentsiaali muudu suhet:
mittepolaarsetel molekulide teised laengud (antud molekulis nõrgem laeng) moodustavad juhis omaette elektrivälja, mis on nõrgem kui väline elektriväli. 11. Kuidas väljendub dielektrikutes vaakumiga võrreldes nõrgenenud väli punktlaengutevahelises jõus (Coulomb´i seadus), punktlaengu poolt tekitatud välja tugevuse ja potentsiaali arvutamise valemites? q1 × q 2 F =K r 2 F q E= =k 2 q r q =k r 12. Mis suurus on irdjuhi elektrimahtuvus (elektrimahtuvuse määratlus)? Mahtuvuse ühik SI-s. Elektrimahutavus näitab kui suure laengu viimisel ühelt kehalt teisele tekib kehade vaheline ühikuline pinge. q C= [C ] = 1V = 1F ( farad ) u 1C 1 farad on selline irdjuhi mahtuvus, mille potentsiaali muutmiseks 1 V võrra on talle vaja anda laeng 1 C. 13. Mis on kondensaator? Plaatkondensaatori mahtuvuse arvutamise valem.
Inimene ei tunneta elektrivälja. Elektrivälja olemasolu saab kindlaks teha laetud kehaga. Elektrivälja mistahes punktis mõjub laetud kehale alati kindla suuruse ja suunaga jõud, mis paneb selle keha liikuma. Laetud keha ümbritsev elektriväli on seda tugevam, mida suurem on keha elektrilaeng. 5.2 Mahtuvuse mõiste Mahtuvuseks nimetatakse kondensaatori võimet salvestada elektrilaengut. Mahtuvust mõõdetakse laenguga, mis tõstab juhi pinget ühe ühiku võrra: Q C= U C mahtuvus faradites (F) Q elektrilaeng kulonites (C), 1 kulon = 1 amper · 1 sekund U juhi potentsiaal voltides (V) 1 farad on sellise elektrijuhi mahtuvus, millele 1 kuloni suuruse laengu andmine tõstab pinget 1 voldi võrra. Inglise füüsik Michael Faraday (1791--1867) on elektromagnetvälja mõiste looja. Farad on ülisuur mahtuvusühik. Praktikas mõõdetakse mahtuvusi tavaliselt mikro- ja pikofaradites. 62 1
Inimene ei tunneta elektrivälja. Elektrivälja olemasolu saab kindlaks teha laetud kehaga. Elektrivälja mistahes punktis mõjub laetud kehale alati kindla suuruse ja suunaga jõud, mis paneb selle keha liikuma. Laetud keha ümbritsev elektriväli on seda tugevam, mida suurem on keha elektrilaeng. 5.2 Mahtuvuse mõiste Mahtuvuseks nimetatakse kondensaatori võimet salvestada elektrilaengut. Mahtuvust mõõdetakse laenguga, mis tõstab juhi pinget ühe ühiku võrra: Q C= U C mahtuvus faradites (F) Q elektrilaeng kulonites (C), 1 kulon = 1 amper · 1 sekund U juhi potentsiaal voltides (V) 1 farad on sellise elektrijuhi mahtuvus, millele 1 kuloni suuruse laengu andmine tõstab pinget 1 voldi võrra. Inglise füüsik Michael Faraday (1791—1867) on elektromagnetvälja mõiste looja. Farad on ülisuur mahtuvusühik. Praktikas mõõdetakse mahtuvusi tavaliselt mikro- ja pikofaradites. 62 1
+" laeng. Elektrijuhile laengute lisamisel tõuseb tema potentsiaal võrdeliselt lisatud laenguga. Erinevad juhid omavad erinevat võimet laenguid koguda. Sealjuures jääb juhile antud laengu ja potentsiaali suhe püsivaks, mis iseloomustab juhi elektrimahtuvust (mahtuvust), ja teda tähistatakse tähega C. Keha mahtuvus näitab arvuliselt, kui palju suureneb keha potentsiaal, kui temale lisada laeng 1 C. 1 Farad on väga suur mahtuvuse ühik. See on keha, mille potentsiaal suureneb 1 V võrra, kui temale anda laeng 1 C. Praktikas kasutatakse väiksemaid ühikuid: 1 F = 10-6 F, 1 nF = 10-9 F, 1 pF = 10-12 F Kehade mahtuvus sõltub nende mõõtmetest ja teiste juhtide lähedusest. Kui kaks juhti on üksteise lähedal tekib nende vahele mahtuvus, mis näitab kui suure laengu lisamisel ühele kehale suureneb nende vaheline potentsiaal 1 V võrra.
Konspektis: Kondensaatorid on seadmed, mida kasutatakse elektrilaengute kogumiseks ja säilitamiseks. Kondensaatori moodustavad kaks plaati, mis on teineteisest eraldatud dielektrikuga. Neid laetakse vooluallikast. Laengu kogunemisel plaatidele tekib nende vahele elektriväli, pinge suureneb pidevalt, lõpuks võib toimuda läbilöök. Õpikus: Kehade süsteemi,mis on loodud mingi kindla mahtuvuse saamiseks,nimetatakse kondensaatoriks. 12.Mis on kondensaatori mahtuvus? Tema tähis ja ühik (defineerida): Kondensaatori mahtuvus näitab, kui suur laeng plaatidel tõstab plaatidevahelist pinget 1V võrra. C= q / U , kus q= ühe plaadi laeng ; U= pinge [C]= 1C / 1V = 1F (farad) 13.Plaatkondensaatori mahtuvuse valem: C= 1/4K × S/d 14.Kondensaatorite ühendamine patareiks, valemid: Jadaühendusel võrdub kondensaatoripatarei kogupinge U üksikutel kondensaatoritel tekkivate pingete summaga: U=U1+U2+U3+...
Omadustelt on kõrgsageduskeraamikal baseeruvad kondensaatorid igikestvad, nad ei vanane peaaegu üldse. Mahtuvuse temperatuurisõltuvus on neil üpris lineaarne ja võib olla nii positiivne kui negatiivne. 3.Senjett-keraamikakondensaatorid Dielektriline läbitavus võib ulatuda 10 000. Selline dielektriline läbitavus võimaldab luua väikeste mõõtmetega väga suure mahtuvusega kondensaatoreid. Kuid senjettkeraamikast dielektrikul on suur energiakadu ning mahtuvus sõltub tugevalt ja mittelineaarselt temperatuurist, sagedusest ja pingest. Seega on nad kasutatavad ainult madalatel sagedustel ja pingetel ning kohtades, kus väikeste mõõtmete juures on vaja suuri mahtuvusi ja mahtuvuse väärtusele on lubatud suur tolerants. Sellised kondensaatorid vananevad kiiresti. 4.Elektrolüütkondensaatorid Alumiiniumelektroodidega elektrolüütkondensaatorid on suure mahtuvusega püsikondensaatorid. Nende ühe plaadi moodustab alumiiniumpleki riba. Teise
Deelektriku läbilöögiks. Tavaliselt on läbilöök lühiajaline kuna pinge ja seega ka väljatugevus vähenevad kiiresti voolu läbiminekult ainesse dielektriku vähesed vabad laengukandjad võivad tugevas elektriväljad kiirennevalt liikudes omdandada energia mis on piisav elektronide väljalöömiseks keemilisest sidemest. Elektrimahtuvus Elektrimahtuvus on suurus mis iseloomsutab elekttrit juhtiva keha võimet võtta vastu ja säilitada endas elektrilaengut. Lühidalt: Mahtuvus on keha laadumisvõime iseloomustaja, selle tähiseks on täht C. Keha elektrimahtuvus näitab, kui suure elektrilaengu ülekandmisel kehale tekib tema potentsiaali ühikulise suurusega (=1V) muutus C = Q/fi kus C(F) keha elektrimahtuvus Q(C) keha elektrilanegu suurus fi (V) keha elektriline potentsiaal. Rangelt võttes on elektrimahtuvus alati kahe keha omavaheline mahtuvus. Andes ühele kehale
*Elektriliseks varjestamiseks nim mingi keha kaitsmist elektrivälja mõju eest. DIELEKTRIK ELEKTRIVÄLJAS *Dielektrik on aine, milles elektrivälja mõjul toimub seotud laengukandjate nihkumine oma tasakaaluasendi suhtes- polariseerumine. *Polarisatsiooni tulemusena aine nõrgendab talle mõjuvat elektrivälja. *Aine polariseerumisvõimet iseloomustab dielektriline läbitavus. ELEKTRIMAHTUVUS/KONDENSAATORID *Mahtuvus iseloomustab kehade laadumisvõimet. *Kahe keha mahtuvus näitab, kui suure laengu viimisel ühelt kehalt teisele tekib kehade vahel pinge 1V. *Kondensaator kehade süsteem, mis on loodud mingi kindla mahtuvuse saamiseks. *Kondensaatori mahtuvus on 1F, kui laengu 1C viimine ühelt plaadilt teisele tekitab plaatide vahel pinge 1V. *Kondensaatoril on võime mitte juhtida alalisvoolu, kuid ta laseb läbi vahelduvat voolu. ELEKTRIVÄLJA ENERGIA *Elektrivälja energia tähendab seda, et laetud keha võib elektriväljas omada energiat
1V(volt) Valem: U=A/q, siit seos, et 1V = 1J/1C Potentsiaal Tähistatakse tähega fii ,,viltune e". Potentsiaal on iga elektrivälja ja laetud keha punktil, s.o maks. töö, mida elektriväli võiks 1C nihutamisel sellest punktist teha. Joonis!-> Töö on maks, kui 1C viiakse lõpmatusse või maa sisse, kus E=O (elektrivälja tugevus). Praktikas tähendab potentsiaal pinget mingi punkti ja maa vahel. Jooonis Pinget nim. mõnikord ka potentsiaalide vaheks, kuna U= viltune e1 viltune e2 Elektri mahtuvus. Tähistatakse ,,C". Suurendades juhi laengut q, kasvab ka selle potentsiaal e, kuid suge q/e jääb muutumatuks. See ongi võrdne juhi mahtuvusega. (Mingi joonis Juhi mahtuvus on 1 farad, kui 1 kuloni suurune laeng tekitab sellel Ainult 1voldise potentsiaali. Kondensaatorid.- Omavad tunduvalt suuremaid mahtuvusi kui üksikjuhid. Joonis . > q- kondensaatori ühe elektroodi laeng. U- elektroodide vaheline pinge Kondensaatoril on seda suurem mahtuvus mida: 1. Suurem on elektroodide pindala
laenguga keha viimisel ühest punktist teise. Kui laengu 1C viimisel ühest punktist teise teeb elektriväli tööd 1J, siis on pinge nende punktide vahel 1 volt V. ELEKTRIVÄLJA TUGEVUSE JA POTENTSIAALIDE VAHE SEOS. Elektri välja iseloomustamiseks kasutatakse nii jõujooni kui ekvipotentsiaal pindu.Jõujooned ja ekvipotentsiaalpinnad on omavahel risti. Elektrimahtuvus. Kondensaatorid. Kahe keha omavaheline mahtuvus näitab, kui suure laengu viimisel ühelt kehalt teisele tekib kehade vahel ühikuline pinge. Kehade süsteemi, mis on loodud mingi kindla mahtuvuse saamiseks nim. kondensaatoriks. Kondensaatori mahtuvus on 1F farad, kui laengu 1C viimine ühelt plaadilt teisele tekitab plaatide vahel pinge 1V. Lihtne kondensaator koosneb kahest juhist(kate), mis on eraldatud õhukese dielektriku kihiga. Kondensaatorid liigitatakse: 1) katete kuju järgi
põhjustanud elektrivälja toime lakkamisel. Seega neil on olemas mäluefekt. N: kvarts, mirofonides Piesoelektrikud on ained, mis on suutelised polariseeruma mehaanilise pinge rakendamisel (nn piesoelektriline efekt). N: kvarts, mikroskoopiliste andurite, täiturite valmistamisel, kvartskell Senjettdielektrikud - prototüübiks nn. Seignette'i sool, ained mis sarnaselt magnetväljale ferromagneetikutes säilitavad elektrilise polarisatsiooni ka pärast väljast eemaldamist. Kondensaator ja tema elektrimahtuvus Üksikjuhi mahtuvus,Vastastikune mahtuvus,Kondensaator ja selle mahtuvus Kondensaator koosneb vähemalt 2 juhist ja neid eraldavast dielektrikust Ül salvestada elektrilaenguid. Kondensaatori mahtuvuseks nimetatakse ühe katte laengu absoluutväärtuse ja katatevahelise pinge suhet. C=q/U Elektrimahtuvuse ühikuks on farad (F) (C/V) Plaatkondensaatori mahtuvus 0 S Plaatkondensaatori mahtuvus C = ,kus S on ühe plaadi või plaatide kohakuti
rakendamisel. Piesoefekt leiab laialdast kasutamist mikroskoopiliste andurite ja täiturite valmistamisel, aga samuti ka aja mõõtmisel (kvartskell), väikeste ainekoguste massi mõõtmisel kvartsi kristalli omavõnkesageduse muutumise põhjal jne. Püroelektrikud on ained, mis on suutelised polariseeruma temperatuuri muutumise tagajärjel. Püroelektrikuid kasutatakse termomeetrite valmistamiseks 9. Elektrimahtuvus, kondensaator. Materjalide elektrilisi omadusi liigitatakse selle järgi, kas laengud saavad nendes vabalt liikuda või mitte. Elektrijuhid on ained, milledes elektrilaengud saavad suhteliselt vabalt liikuda. Head elektrijuhid on metallid, elektrolüüt, ioniseeritud gaas. Mittejuhid ehk isolaatorid on materjalid, milledes laengud vabalt liikuda ei saa. Head isolaatorid on kumm, plast, klaas, ka puhas vesi. Pooljuhid on materjalid, mille juhtivus jääb juhi ja isolaatori vahele. Tuntumad on räni, germaanium
Deelektriku läbilöögiks. Tavaliselt on läbilöök lühiajaline kuna pinge ja seega ka väljatugevus vähenevad kiiresti voolu läbiminekult ainesse dielektriku vähesed vabad laengukandjad võivad tugevas elektriväljad kiirennevalt liikudes omdandada energia mis on piisav elektronide väljalöömiseks keemilisest sidemest. Elektrimahtuvus Elektrimahtuvus on suurus mis iseloomsutab elekttrit juhtiva keha võimet võtta vastu ja säilitada endas elektrilaengut. Lühidalt: Mahtuvus on keha laadumisvõime iseloomustaja, selle tähiseks on täht C. Keha elektrimahtuvus näitab, kui suure elektrilaengu ülekandmisel kehale tekib tema potentsiaali ühikulise suurusega (=1V) muutus C = Q/fi kus C(F) keha elektrimahtuvus Q(C) keha elektrilanegu suurus fi (V) keha elektriline potentsiaal. Rangelt võttes on elektrimahtuvus alati kahe keha omavaheline mahtuvus. Andes ühele kehale
Kondensaatori laenguks nimetatakse ühele plaadile antud laengut. Teine plaat saab sama suure kuid vastasmärgilise laengu (+ q ja – q ) . Kondensaatori kogulaeng on null. Kondensaatori plaadid on ekvipotentsiaalpinnad, kuid nendel plaatidel on potentsiaalide vahe. Elektrimahtuvus on füüsikaline suurus mis iseloomustab kondensaatori võimet salvestada elektrilaengut. Mahtuvust mõõdetakse laenguga, mis tõstab juhi pinget ühe ühiku võrra Mahtuvuse ühik on farad. 1 farad on sellise elektrijuhi mahtuvus, millele 1 kuloni suuruse laengu andmine tõstab plaatide potentsiaalide vahet ehk pinget 1 voldi võrra. Mahtuvus ei sõltu juhi materjalist. Ühesuuruste vask ja alumiiniumkuulide mahtuvused on ühesuurused. Mahtuvus ei sõltu ka keha massist. Kui kaks ühesuuruse massiga keha on erineva kujuga, siis on ka nende mahtuvused erinevad. Juhi mahtuvus sõltub juhi pinna suurusest. Mida suurem pind, seda suurem on mahtuvus
jõudude mõjul. Elektriväljas paikneva juhtivast ainest keha vabad laengud võtavad sellise asukoha, et väljatugevus juhi sees oleks null. · Elektrostaatiline ekraneerimine (+ selgitus ja rakenduste näiteid) Välja nõrgenemist nullini kasutatakse elektrostaatiliseks ekraneerimiseks. Juhi kiht võib olla väga õhuke. Metallkarbi või -võrgu sees olev kehade süsteem jääb väliste elektriväljade mõju eest kaitstuks. · Kondensaator ja elektrimahtuvus (+ valem, mõõtühik, millest see oleneb, rakenduste näiteid) Kondensaator on seade suuremate erinimeliste laengute kogumiseks. See koosneb kahest erinimeliselt laetud juhtivast kehast (tavaliselt plaadist), mis on teineteisest eraldatud dielektrikukihiga. Kondensaator on kahe juhi süsteem, millest üks asub teise õõnsuses või teineteise lähedale asetatud ja teineteisest isoleeritud elektrijuhi paar
väljapunktist teise tehtud elektrijõudude töö ja tema laengu suhtega. U=A/q, U-elektriline pinge (v); A=Elektrijõudude töö(J); q-laeng(c). 7. Homogeense elektrivälja korral: E=U/d, kus E-elektrivälja tugevus(V/m); d-elektrivälja kahe punkti vaheline kaugus piki jõujoont(m); U-kahe punkti vaheline pinge(V) 8. Keha elektrimahtuvuseks nimetatakse tema laadumisvõimet kirjeldavat suurust. Lihtsaim kondensaator koosneb kahest elektrit juhtivast plaadist, mille vahel paikneb dielektriku kiht. 9. Kehade süsteemi, mis on loodud mingi kindla mahtuvuse saamiseks, nimetatakse kondensaatoriks. 10. C=q/U, kus q-kondensaatori laeng(c), U-katetevaheline pinge(v), C-kondensaatori mahtuvus(F). Kondensaatori mahtuvus sõltub kondensaatori kujust, mõõtmetest ja katetevahelisest dielektrikust. C=(e*e0*S)/d , kus C-plaatkondensaatori mahtuvus(F), e-dielektriline läbitavus, e0=elektriline konstant,
võrdne nende vektorsummaga. Töö, laengu liikumisel elektriväljas http://gyazo.com/8c5d9e608ff4e2f8f2a295cf32f4f196 (nool pildilt) Homogeenne väli ( ühesugune väli) sd = vahemaa. Mille laeng läbib elektriväljas liikumisel. Elektrivälja 2 punkti vaheline pinge on 1V kui elektriväli teeb 1C suuruse laengu ümber paigutamisel tööd 1J http://gyazo.com/ead44fd9975991401733e111114bebaa Elektri mahtuvus ja kondensaator On suurus, mis iseloomustab juhtide võimet salvestada elektrilaenguid. See sõltub juhtide mõõtmetest, kujust, vastastikusest asendist ja ümbritsevast keskkonnast. Mahtuvust leitakse valemist C = q/U Mahtuvusühik(C) on farood (F) q – laeng U – pinge 2 juhi elektrimahtuvus on 1F, kui neile laengub 1C ja -1C andmisel tekib juhtide vahel pinge 1V Kahest metallplaadist koosnevat süsteemi, mi on eraldatud di elektrikuga nim. kondensaatorks. http://gyazo
suurenemisel ja väheneb kõveruse vähenemisel. Eriti suur on laengu pindtihedus teravikel. 3 Elektrituul teravike ligiduses võib elektriväli olla nii suur, et elektriväli ioniseerib ümbritseva gaasi ja need ioonid hakkavad liikuma. Elektrostaatiline varjestus kaitsmine välise elektrivälja mõjude eest, keha ümbritsetakse metallkesta või -võrguga. 3.2. Elektrimahtuvus. Kondensaatorid. Irdjuht teistest juhtides nii kaugel olev keha, et teiste kehade elektriväljad seda ei mõjuta. Irdjuhi pinna potentsiaal on võrdeline laenguga ja sõltub juhi pinna kujust ja mõõtmetest. q Irdjuhi elektrimahtuvus C = (ühik 1F (farad)) Kui tegemist pole irdjuhiga, siis juhti ümbritsevad kehad nõrgendavad tema elektrivälja ja potentsiaal väheneb, kuid sama ajal mahtuvus suureneb.
see kehas nii, et tasakaalu tingimused jäävad kehtima. Juht välises väljas. Laadimata juhi viimisel elektrivälja hakkavad laengukandjad liikuma, positiivsed vektori E suunas ja negatiivsed sellele vastupidises suunas. Juhi otstele tekivad vastupidise märgiga laengud, mida nimetatakse indutseeritud laenguteks. Nende väli on vastupidine välisele väljale. Seega laengute kogunemine juhi otstesse nõrgendab välja tema sees.Laengute ümberjaotumine kestab kuni E=0 ja E=En. 7. ELEKTRI MAHTUVUS JA KONDENSAATOR Juhile antud laeng q jaotub mööda tema pinda nii, et väljategevus juhi sisemuses oleks võrdne nulliga. Kui juhile, mis kannab juba laengut q, anda veel niisama suur laeng, siis see teine laeng peab paigutuma mööda juhti täpselt samal viisil, sest muidu tekitaks ta juhis nullist erineva välja. See kehtib ainult siis , kui laengu suurendamisega juhil ei kutsuta esile laengujaotuse muutusi ümbritsevatel kehadel
Elektritakistuse olemasolu tõttu eraldub see energia aga soojusena. Kineetiline energia muundub soojuseks nii nagu tavalisel hõõrdumisel. Kokkuvõte- Lenzi reegel- Induktsioonivool soodustab alati olemasoleva olukorra säilimist. Kehtib Lenzi reegel, mille kohaselt induktsioonivool toimib alati vastupidiselt voolu esile kutsuvale põhjusele. Lenzi reegel ja Faraday induktsiooniseadus- Lenzi reeglit väljendab miinusmärk Faraday induktsiooniseaduses. Induktiivsus ja mahtuvus. Endainduktsiooni elektromotoorjõud- Oleme juba korduvalt täheldanud induktsiooni elektromotoorjõu tekkimist poolis, mille keerde läbivat magnetvoogu väljastpoolt muudetakse. Näiteks katsetes kahe pooliga (p.2.4.1) toimub see teises poolis voolu sisse- või väljalülitamise teel. Kuid ka magnetvälja tekitavas poolis esineb voolu kasvul või kahanemisel magnetvoo muutus. See muutus tekitab induktsiooni elektromotoorjõu, mis Lenzi reegli
Magnetväli tekib koos liikuvate laengute ehk elektrivooluga. Magnetvälja põhiomadus on, et ta mõjutab välja asetatud liikuvat laengut ehk elektrivoolu jõuga. Seda nim. magnetiliseks jõuks. Seega: Elektrivool on nii magnetvälja tekitaja kui ka selle mõju vastuvõtja. Amper`i I seadus: Juhile avalduv jõud on võrdelised voolutugevuse ja juhi pikkusega ning oleneb juhi asendist magnetväljas ja magnetvälja tugevusest. F=k1BIlsin kus võrdetegur k1=1 B - induktiivsus (tesla T) 2) Elektrimahtuvus. Elektrostaatikas tähendab elektrimahtuvuse mõiste laengut, mis kulub keha laadimiseks teatud potensiaalini. Keha potensiaal kasvab võrdeliselt talle antud laeguga. q. potensiaal (fii) qC ehk C=q - järelikult: Elektrimahtuvus on laeng, mis tuleb anda juhile, et muuta selle potensiaali ühe ühiku võrra. 1CV=1F (Farad- mahtuvuse ühik) Kera mahtuvuse valem: C=40R 3) Pooljuhtmaterjali elektrijuhitavus
Elektromagnetism 6. Elektriväli Märksõnad: elektrilaeng, laengu jäävuse seadus, punktlaeng, Coulomb'i seadus, elektrivälja tugevus, töö elektriväljas, pinge, elektrimahtuvus, plaatkondensaator. Oskused: ülesannete lahendamine laengu jäävuse seaduse, Coulomb'i seaduse, elektrivälja tugevuse ja töö kohta elektriväljas. kus k elektriline konstant, q elektrilaeng, F jõud, r kaugus kahe laengu vahel, E elektrivälja tugevus, A töö, l nihe, potentsiaalide vahe, U pinge kondensaatori plaatide vahel, C mahtuvus, plaatkondensaatori mahtuvus, 0 elektriline konstant,
Elektromagnetism 6. Elektriväli Märksõnad: elektrilaeng, laengu jäävuse seadus, punktlaeng, Coulomb'i seadus, elektrivälja tugevus, töö elektriväljas, pinge, elektrimahtuvus, plaatkondensaator. Oskused: ülesannete lahendamine laengu jäävuse seaduse, Coulomb'i seaduse, elektrivälja tugevuse ja töö kohta elektriväljas. kus k elektriline konstant, q elektrilaeng, F jõud, r kaugus kahe laengu vahel, E elektrivälja tugevus, A töö, l nihe, potentsiaalide vahe, U pinge kondensaatori plaatide vahel, C mahtuvus, plaatkondensaatori mahtuvus, 0 elektriline konstant,
F E= q0 Millega võrdub laengute ümberpaigutamisel tehtud töö elektriväljas? Punktide vahelise kauguse ja elektrivälja tugevusega A=Eqd Mida nimetatakse potentsiaalide vaheks ehk pingeks? Kahe punkti vaheline pinge elektriväljas on võrdeline elektriväljas tehtava töö laengu ühest punktist teise viimisel ja A U= q laengu suhtena. Milline on plaatkondensaatorite elektrimahtuvus? Võrdeline dieelektriku läbitavusega, plaadi pindalaga ja pöördvõrdeline plaatidevahelise kaugusega. C=0 Sd Kogu töö keha laadimisel laenguni q on A=U*q2 Kuidas arvutada rööp-ja jadaüheduses olevate kondensaatorite kogumahtuvust? RööbitiC=C1+C2..., jadamisi 1/C=1/C1+1/C2... Mida näitab aine suhteline dielektriline läbitavus? Naitab, mitu korda on laengute vaheline jõud keskkonnas vaikesem kui vaakumis. = F0/F Mida kujutab endast elektrivool
Kui juht satub elektrivälja, siis hakkavad mõjuma Culonilised(ei oska kirjutada) jõud. Vabad laengukandjad hakkavad liikuma jõu suunas ja väli nõrgeneb. Dielektrikud elektriväljas Dielektrikul kuuluvad suurem osa laengukandjaid molekulide koosseisu, seega saavad nad vähe liikuda. Nad saavad liikuda molekuli (aatomi) piires. Sellest tuleneb, et dielektrikud vähendavad laengutevahelist mõju. Dipool Molekul, mille laengud paiknevad välja mõjul ümber. Elektriline mahtuvus Mahtuvus on süsteemi omadustest sõltuv konstant, mis iseloomustab aine laadumise võimet. Mahtuvus sõltub pingest, laengust, pindalast, q S ε 0ε plaatidevahelisest kaugusest ja dielektrilisest läbitavusest. C= = U d 1 1 1 C= + +..+ C1 +C 2+
elektrivõngetele, mille võnkesagedus ühtib kristallplaadi mehaanilise omavõnkesagedusega). Elektreedid on teatavad dielektrilised materjalid, mis sobivates tehnoloogilistes tingimustes tugeva elektrivälja abil elektriseerituna säilitavad kestvalt oma polariseerituse ka seda põhjustanud elektrivälja toime lakkamisel. Kondensaator- Kondensaatoriks nimetatakse üksteise lähedale asetatud ja teineteisest isoleeritud elektrijuhi paari. Juhipaari mahtuvus on C=qU1-U2 Kondensaatori mahtuvus on laeng, mis tuleb viia kondensaatori ühelt juhilt teisele, et muuta nende potensiaalide vahet ühiku võrra. Plaatkondensaatori elektrimahtuvus on võrdeline dielektriku läbitavusega, plaadi pindalaga ja pöördvõrdeline plaatidevahelise kaugusega. C=0 Sd Laetud juhi energia võrdub laadimisel tehtud tööga. dA=dq Kogu töö keha laadimisel laenguni q on A=U*q2 Kondensaatori energia võrdub W=C*U22 NB! Pindala, kui ka magtuvus suureneb rööbiti ühedamise korral. C=C1+C2..
Difraktsioonivõreks nim. üksteisega paraleelsete pilude süsteemi. Praktilisi rakendusi: valguse lahutamist spektriks difraktsioonivõre abil. difraktsiooni nähtus määrab ka optilise riistade lahutusvõime. Röntgni kiirguse puhul. VI 1. Elektrimahtuvus-Elektrostaatikas tähendab elektrimahtuvuse mõiste laengut, mis kulub keha laadimiseks teatud potensiaalini. Keha potensiaal kasvab võrdeliselt talle antud laeguga. q. potensiaal (fii) qC ehk C=q - järelikult: Elektrimahtuvus on laeng, mis tuleb anda juhile, et muuta sellepotensiaaliühe ühiku võrra. 1CV=1F (Farad- mahtuvuse ühik) Kera mahtuvuse valem: C=40R 2. Vooluallika kasutegur-Elektriahel koosneb reeglina vooluallikast, ühendjuhtmetest ja tarbiast e. koormusest R0-sisetakistus R-koormuse takistus. Kui R=, siis U=E seega pinge on ahelast lahtiühendatud vooluallika klemmidel võrdne tema elektromotoorjõuga. Kasuliku võimsuse suhe vooluallika kogu
resoneerib elektrivõngetele, mille võnkesagedus ühtib kristallplaadi mehaanilise omavõnkesagedusega).Elektreedid- jäävad pärast elektrivälja eemaldamist polariseerituks (analoogselt püsimagnetitele magnetväljas).Kondensaator ja tema elektrimahtuvus-kondensaator on kehade süsteem, mis on loodud mingi kindla mahtuvuse saamiseks. Koosneb kahest juhtivast plaadist, mille vahel paikneb dielektrikukiht. Tema mahtuvus on tema katete omavaheline mahtuvus.Kondekaid kasutatakase elektrilaengute kogumiseks kohtades, kus on lühikeseks ajaks vaja suurt võimsust. Samas ei juhi kondensaator alalisvoolu, sest ei teki kinnistelektriahelat. Tema elektrimahutuvs-on ühe katte laengu ja katetevahelise pinge suhe C=q/U [F-farad].üksiku juhi mahtuvus ja potentsiaali suhe C=q/. Plaatkondensaatori mahtuvus- C= 0*S/d. 0- elektriline konstant ehk 8,85*10-¹² F/m Kondensaatorite ühendamine- kui kasutada on
maasse, kus E=0. Maa enda potentsiaal loetakse praktikas võrdseks 0, kuigi on tegelikult kosmilisete kiirguste tagajärjel negatiivne = Amax/ q = Wp/q. Wp on laengu q potentsiaalne energia. 1) Pinget võib nim. ka potentsiaalide vaheks. 2) Potentsiaali võib nim. ka pingeks keha ja Maa vahel. (kasutatakse praktikas) Elektrimahtuvus näitab kui suur laeng tekitab juhil 1V potentsiaali või !V pinge juhtide vahel. Elektri mahtuvuse tähis C, ühik 1F (farad) 1F= 1C/1V, s.t. juhi mahtuvus on 1F kui ühe kuloni suurene laeng tekitab ainult 1V potentsiaali, selline metallkera peaks olema maast umbes 1000 korda suurem. C= q/ . Kondensaatorid Lihtsam kond. koosneb 2-st teineteisest isoleeritud metalllehest- eletroodist. Andes ühele laengu +q, omab teine laengu q. Seega kond. laeng võrdub 1katte laeng kond. maht C= q/U, kus U- elektroodide vaheline pinge. Kond. mahtuvus on seda suurem, mida 1) suurem on
Ülaltoodust järeldub, et laetud juht omab kindlat, laengust sõltuvat potentsiaali. See potentsiaal sõltub: juhile antud laengu suurusest, juhi kujust ja mõõtmetest ning teiste juhtide olemasolust antud juhi lähedal. Viimaseid kolme parameetrit saab kokku võtta laengust sõltumatu kordaja - mahtuvuse abil: Mahtuvus - juhile antud laeng jagatud juhi potentsiaaliga (keha pinnale kogutav laengu suurus) Farad (F) - juhi mahtuvus, kui laeng 1 C tõstab tema potentsiaali 1 V võrra. Laengu salvestamiseks ette nähtud seadet nimetatakse kondensaatoriks. Plaatkondensaator kaks paralleelselt met-plaati, mis on eraldatud dielektrikuga. Väli dielektrikus. Kui laenguid ümbritsevaks keskkonnaks on dielektrik, ei saa selles olevad laengud vabalt liikuda. Nimetatakse selliseid laenguid seotud laenguteks, ja see tähendab, et tavaolukorras on neile mõjuvad jõud tasakaalus
suure töö teeb elektriväli positiivset ühikulist laengut omava keha viimisel ühest punktist teise. U = 1 -2 U pinge (ühik: 1V) U = A U pinge (ühik: 1V) potentsiaal q A töö (ühik: 1J) q laeng (ühik: 1C) Elektrimahtuvus iseloomustab elektrit juhtivakeha või kehade süsteemi laadumisvõimet. Kahe keha omavaheline mahtuvus C näitab, kui suure laengu viimisel ühelt kehalt teisele tekib kehade vahel ühikuline pinge: q C mahtuvus (ühik: 1F) C= U q laeng U pinge Ühe keha mahtuvus C näitab, kui suure laengu andmisel kehale tekib keha potentsiaali ühikuline muutus: q (ühe keha mahtuvusest räägitakse siis, kui teine keha on väga kaugel) C= - potentsiaalide vahe 1F =
Polarisatsioon võib tekkida senjettelektrilistes ainetes ka mehaanilise mõjutamise teel. Seda nimetatakse piesoelektriliseks efektiks. Piesoelektriline efekt on ka räni kristallidel, mida kasutatakse ka tehnikas, näit. kvartsgeneraatorid. Elektrimahtuvus ja kondensaatorid Elektrimahtuvus laeng, mis kulub keha laadimiseks teatud potensiaalini. Keha potensiaal kasvab võrdeliselt talle antud laenguga. fiiq Võrdeteguriks on 1/C C=q/fii. Elektrimahtuvus on laeng, mis tuleb anda juhile, et muuta potensiaali ühe ühiku võrra. C/v=F(farad) Kondensaatoriks nimetatakse teineteise lähedale asetatud ja teineteisest isoleeritud elektrijuhi paari. Juhipaari mahtuvus C=q/ fii1fii2 Kondeka mahtuvus on laeng, mis tuleb viia kondeka ühelt juhilt teisele, et muuta potensiaalide vahet ühe ühiku võrra. Laetud juhi energia võrdub laadimisel kulutatud tööga dA=fii*d*q Kondensaatori energia w=Curuut/2 Laetud kondensaatori energia
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
